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工程专业课程思政元素探讨
——以制冷技术课程为例

2020-01-09陈剑波李奕霖

科教导刊·电子版 2020年25期
关键词:制冷剂热泵专业课程

李 钊* 陈剑波 吕 静 李奕霖

(上海理工大学环境与建筑学院 上海 200093)

1 背景

2016年12月,习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上发表的重要讲话指出:“要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面”。教育是强国的根本,要实现三全育人、立德树人,就不能把思想政治教育仅仅归于思想政治类课程,而要求将思想政治教育贯穿于整个教育过程,包括各类专业课程中。因此,当前在通识课、专业课等课程中实施“课程思政”,“使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应。这就为不同专业的专业课程教师提出了新的挑战。

2 工程专业课程思政的难点

传统的教学思想认为,思想政治工作是思想政治类课程的专有职责,与其他专业课程没有太大关系。而“课程思政”作为立德树人的根本举措的提出,从实践维度看,他是高校课堂教学改革的目标和载体,是对包括思政政治课程在内的所有课程发挥育人功能的新要求和对所有课程教学价值的新的回归。因此工程专业课程思政的第一个难点就是作为教学活动主体之一的教师需要更新观念,在进行教学改革之前就需充分意识到专业课程所背负的全方位育人职责,从而在进行教学改革过程中进行正对性的设计。

其次,在进行课程思政改革过程中,不光需要深入挖掘专业课程中的思政教育元素,更重要的是要对专业课程“课程思政”改革进行全局设计,要求对专业课程从课程性质、课程作用、教学目标、教学环节设置、考核方法、教学反馈、持续改进全过程进行重构,针对课程思政要求进行特定的设计,使课程教学活动围绕课程思政的要求。

最后,也是课程思政开展中最大的难点:课程思政元素的挖掘与融入。总的来说,关于工程专业课程的课程思政通常有以下错误或片面观点:理工科核心课的教学内容太多,没有时间展开课程思政;科技类核心课难以开展课程思政;课程内容与思政内容“两张皮”;在课堂上讲授人生感悟就是课程思政;等等。要突破课程思政元素挖掘和融入的难点,需要教师从主观上摆脱对课程思政工作与内容的传统片面、甚至错误的看法,在工程专业课程中开展价值塑造。工程专业课程思政应该是一个潜移默化的过程,而非单纯的说教。通常,教师对待课程的态度会直接影响学生的课程感受,学生上某门课最大的收获往往不是其中的知识,而是他们心中的学术楷模是如何看待上课这件事,这也是所谓的直接课程思政。针对专业课程进行课程思政元素挖掘,再通过直接课程思政将内容融入课程,则可以使工程专业课程思政得以顺利进行。

3 制冷技术课程思政要点挖掘

3.1 制冷技术课程性质、作用及教学目的

空调用制冷技术在建筑环境与能源应用工程专业属于主干专业必修课程,在本专业教育中的重要作用体现在:通过对制冷技术的热力学基本原理的探讨,让学生掌握空调用蒸汽压缩式制冷循环的热力学原理,掌握用于空调的制冷系统的主要设备原理与相关设计计算,树立制冷系统的概念,为从事专业工作和进行科学研究打下基础。课程教学目的将从知识、能力和价值引领三个方面培养建筑环境与能源工程专业工程师。在整个教学过程中,将制冷技术原理在空调专业领域的重要性进行强调和贯彻,通过实际工程案例、行业发展动态、国家相关政策的联系,提升学生对专业的认同感,以及践行节能减排的专业责任感。因此制冷技术课程的核心内容与国家节能减排政策相一致,虽然上述工程专业课程在课程思政要点挖掘和进行方面具有一定难度,但是制冷技术课程在课程思政的进行方面具有一定的优势。总的来说,制冷技术课程思政要点主要可以从以下三个方面进行总结:政策指引类;环境保护类;人文关怀类。

3.2 政策指引类

工程教育的终极目的是要为国家培养合格工程师,而工程师的角色与功用则是在我国现代化建设进程中来体现的。国家建设则需依照基本的国家政策指引的方向进行。在建筑与能源行业,节能减排是近年来的主要政策指引,因此可以围绕节能减排进行制冷技术课程思政要点的挖掘。

首先是制冷循环效率知识点的讲解。制冷技术的热力学基本原理源自逆卡诺循环。根据逆卡诺循环的基本内容可知,理想制冷循环的效率只与高低温热源的温度相关,而与其他因素无关。因此,逆卡诺循环为制冷循环效率的提高指出了根本方向。在进行此知识点的讲解时,通过强调理想制冷循环制冷效率的特点,并通过引入实例“将空调温度调高一度”、“将空调设置在26℃为什么更节能”等内容,强化学生对理想制冷循环效率与节能减排中的提高能源利用效率之间关系的理解,从而达到让学生从工程专业角度出发对基本国家政策的理解的效果,实现此知识点的思政效果。

关于热泵原理、热泵效率知识点。制冷技术的另一主要应用为热泵应用。通过热泵循环,可以实现制热系数大于1,制热的效率高于直接电加热和化石燃料燃烧制热。此外,中国北方传统的燃煤锅炉采暖方式也在一定程度上造成了环境污染,也有专家认为近年来空气中PM2.5浓度较大与北方传统采暖模式有一定联系。因此,国家推行“煤改电”政策,既将传统的燃煤锅炉采暖逐步用电力驱动的热泵制热取代,实现节能减排的效果。在实际课堂中,教学经验显示,很多学生对“煤改电”的概念是略有耳闻,但是绝大多数学生并不真正理解“煤改电”的含义。因此,在课堂讲解热泵系统和热泵效率相关知识点时,要与“煤改电”政策相结合,通过对热泵效率的基本概念的讲解,引导学生理解国家推行“煤改电”政策的原因,而“煤改电”进程中实际空气源热泵的应用实例,也可以反作用于学生对热泵系统及热泵效率的理解。由此可见,在专业课程进行课程思政,不单纯是对学生的价值引领,也可以促进学生对相关知识点的理解与掌握,因此课程思政与教学活动也可以使相辅相成的。

3.3 环境保护类

制冷技术的应用与环境保护之间的关系体现在多个方面。首先,在本专业中,制冷技术是为空调系统服务,而空调系统能耗在整个建筑能耗中占主要部分,建筑节能的主要方式之一就是制冷机房制冷系统的节能,而能源利用效率的提高,则可以间接降低用能对环境的破坏。

另一方面,制冷技术中所使用的制冷剂在其发展历程中也对环境造成过破坏。传统的制冷剂为含有氯原子的氟利昂,其中的氯原子会消耗大气中的臭氧,破坏臭氧层从而造成臭氧空洞;并且大部分制冷剂都具有温室效应,其使用会加剧全球变暖。因此评价制冷剂的环境友好性能有两个重要指标:ODP(臭氧消耗潜值)和GWP(全球变暖潜值)。在进行制冷剂相关性质的知识点相关讲解时,可以充分和臭氧层空洞及全球变暖相关实际案例相结合,引导学生对工业技术给环境带来的冲击与影响进行深度思考,从而对技术进行反思。就制冷剂发展历程而言,随着《蒙特利尔议定书》、《京都议定书》等的签订,传统制冷剂开始被要求逐步退出历史的舞台,而新型替代制冷剂要求在热力学性能、环境友好性能和毒性之间做好平衡,因此对于新型替代制冷剂的研究成为有责任当担的制冷工程师的重要任务。

此外,不论是空调的使用还是热泵的使用,其原理都是能量的搬运。夏季空调的使用,是将室内热量搬运到温度更高的室外,而冬天的热泵使用则是将较低温度室外的热量搬运到温度较高的室内。夏季空调的大量使用,在一定程度上会造成城市局部热点,局部温度升高,加剧城市热岛效应,使城市大环境恶化;而土壤源、地下水源、地表水源热泵的使用,由于夏季和冬季冷、热负荷的不对称性,如不对系统做特殊化处理会造成土壤温度、水体温度的变化,甚至影响生态环境,而对地下水的抽取等操作也会对地质结构造成一定影响。

可见,制冷技术的应用与多项环境影响因素有关,不恰当的使用会造成环境破坏,因此在进行相关知识点的教学时,可以充分将相关知识点和相应的环境破坏风险相联系,从环境保护的角度,引导学生思考作为工程师所应该背负的责任,在培养学生解决问题能力的同时,进行情感价值引领,实现课程思政的目的。

3.4 人文关怀类

制冷技术课程中的人文关怀主要是激发学生的爱国热情,引领学生树立为中国工程技术奋斗的决心,以及引导学生辩证思考技术、工程伦理等内容。在压缩机的种类和工作原理知识点讲解中,涡旋式压缩机在被发明之后70余年才实现量产,机械加工精度成为了制约压缩机技术发展的瓶颈,而高精度加工也正是我国制造业亟需发展的要点。而我国的空调技术发展,大多品牌空调的核心部件压缩机还依旧采用国外的压缩机。因此通过涡旋压缩机的实例,鼓励学生树立为中国工程技术奋斗的决心。

另一方面,从制冷剂氟利昂的发明者托马斯米基利的生平介绍,引导学生进行讨论,辩证分析米基利所进行的技术创新的利弊,从而锻炼学生的思辨能力,并使学生树立正确的工程技术价值观。

4 总结

制冷技术作为建筑环境与能源工程专业的主干专业必修课,在专业课程思政教育中有重要意义。通过本文的论述,与制冷技术类似的工程类专业课程可以从:政策指引、环境保护、人文关怀三个方面进行课程思政要素的挖掘。通过对课程知识点与此三方面的联系,可以实现对学生知识、能力、价值引领的全面培养,也真正做到将课程思政要点融入到知识点,带领学生自行通过知识点与实例进行思政元素的内化,从而可以有效避免在工程类专业中进行课程思政时的生搬硬套和说教,让思政元素真正入心入脑。

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